Ведущий мост транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссиям транспортных средств с ходоуменьи ителями . Цель изобретения - повышение экономичности. Ведущий мост содержит межколесный дифференциал 1, в корпусе 2 которого размещены полуосевые шестерни 5 и 6, связанные с полуосями 7 и 8. На полуоси 3 установлен подвижный элемент 12, кинематически связанный с трехпозиционнь м управляющим механизмом 11. С шестерней 6 кинематически связан насос 18 гидротормоза 15. 8 напорной магистрали 19 насоса 16 установлен регулируемый дог.ссель 17, подключенный к гидробйку 18, Режим ходоуменьшения устанавливается при переключении управляющего механизма 11 в третью позицию. При

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСК ГХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 60 К 17/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1586928 (21) 4772876/11 (22) 22.12.89 (46) 23,12,91. Бюл. N 47 (71) Белорусский политехнический институт (72) А,В.Пронько, В.B,ßöêåBè÷ и А.С.Дурманов (53) 629,113-585.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1586928, кл. В 60 К 17/10, 1988., (54) ВЕДУЩИЙ МОСТ ТРАНСПОРТНОГО

СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссиям транспортных средств с хо„„SU „„1699824 А2 доуменьи.ителями. Цель изобретения — повышение экономичности. Ведущий мост содержит межколесный дифференциал 1, в корпусе 2 которого размещены полуосевые шестерни 5 и 6, связанные с полуосями 7 и

8. На полуоси 8 установлен подвижный элемент,, к: нематически связанный с трехпозиционным управляющим механизмом

11. С шестерней 6 кинематически связан насос 16 гидротормоза 15. В напорной магистрали 19 насоса 16 установлен регулируемый дрг:ссель 17, подключенный к гидробаку ".8, Режим ходоуменьшения устанавливается при переключении управляющего механизма l1 в третью позицию, При

1699824

25

40

50 ный элемент 12 связан с полуосью 3 шлицевым соединением 13-14, При этом обе полуоси 7 и 8 жестко связаны с полуосевой шестерней 5, а полуосевая шестерня 6 получает возможность свободного вращения относительно полуоси 8.

В устройстве па фиг.2 полуосевые шестрени 5 и 6 дифференциала 1 связаны с полуосями 7 и 8 движителей 10 посредством конечных передач. Последние включают в себя два вала-шестерни 26 и 27, зацепляющихся с полуосевыми шестернями 28 и 29.

Полуоси 7 и 8 снабжены шлицами 24 и 14 соответственно, Подвижный элемент 12 представляет собой зубчатую полумуфту с внутренними шлицами 25 для связи с наружными шлицами 14 и 24 соответственно полуосей 8 и 7. Полуосевая шестерня 29, расположенная со стороны гидротормоэа

15, установлена на полуоси 8 свободно и снабжена зубьями 22 для связи с зубьями

23 подвижного элемента 12, B ведущем мосту по фиг.1 полуось 7 жестко связана с дополнительной гидромашиной 30, В устройстве по фиг.2 дополнительная гидромашина 30 связана с полуосевой шестерней 5 дифференциала 1 посредством вала-шестерни 26, В напорной магистрали 31 гидромашины 30 установлен регулируемый дроссель 32. Напорная магистраль 31 дополнительной гидромашины 30 подключена к напорной магистрали 19 гидротормоза 15 между насосом 16 и дросселем 17. Напорная магистраль 31 связана с гидробаком 18 посредством гидролинии 33 с обратным клапаном 34. Гидролиния 33 подключена к напорной магистрали 31 между гидромашиной 30 и дросселем 32, а обратный клапан

34 установлен с проводимостью в сторону гидромашины 30.

В ведущем мосту самоходного шасси

Т вЂ” 16M (фиг,1) насос 16 гидротормоза 15 установлен на задней стенке корпуса трансмиссии, а дополнительная гидромашина ЗΠ— на корпусе бортовой передачи 9 и может быть связана с полуосью 7 либо с хвоставиком бокового ВОМ, который выполнен за одно целое с осью движителя 10, В ведущем мосту трактора "Беларусь" (фиг:2) насос 16 и гидрамашина ЗО установлены на корпусах главного тормоза левого

35 и правого 36 движителей 10 соответственно, Валы гидрамашин 16 и ЗО установлены в отверстия валов-шестерен 27 и 26 соответственно, что делает их легкодоступными и легкосьемными, Мост работает следующим образом.

Крутящий момент or двигателя 3 подается к корпусу 2 межколесного дифферен циала 1, Вращение от корпуса 2 через сателлиты 4 передается на полуосевые шестерни 5 и 6 дифференциала 1, Частота вращен; я движителей 10 onределяется режимом работы устройства.

1, Режим дифференциального привода движителей.

Управляющий механизм 11 установлен в позицию I. В устройстве по фиг,1 вращение от полуосевой шестерни 5 передается на жестко связанную с ней полуось 7 и через левую бортовую передачу 9 на движитель 10.

Вращение от полуосевой шестерни 6 через зубья 22 и 23 передается на подвижный элемент 12, от нега через шлицы 13 и 14 на полуось Я и через правую бортовую передачу 9 на движитель 10 правого борта. Зубчатый венец 20 палуосевой шестерни б приводит во вращение шестерню 21 и вал насоса 16 гидратормоза 15. Насос 16 всасы вает рабочую жидкость из бака 18 и подает в напорную магистраль 19.

Вращение от полуоси 7 передается на вал идромашины 30. Рабочая жидкость к последней поступает частично из бака 18 через гидралинию 33, обратный клапан 34 и напорную магистраль 31 (которая в первом режиме движения выполняет функцию всасывающей магистрали), и частично через полностью открытый дроссель 32 от насоса

16. Драссель,7 также полностью открыт, Давление в напорных магистралях 19 и 31 отсутствует и гидромашины 16 и 30 не препятствуют вращению палуосевых шестерен

5и6.

В ведущем мосту па фиг,2 вращение от полуасевой шестерни 5 передается на валшестерню 26. Последняя приводит во вращение палуасевую шестерню 28, жестко связанную с ней палась 7 и движитель 10 левогс сорта. Палуасевая шестерня 6 дифференц;ала 1 и жестко связанная с ней вал-шестерня 27 приводят во вращение полуасевую шестерню 29, свободна установленную на полуоси 8, Зубья 22 шестерни

29, взаимодействуя с зубьями 23 подвижного элемента 12, приводят его во вращение.

Так как подвижный элемент 12 посредством шлицевога соединения 25-14 связан с полуосью 8 движитель 10 правого борта вращается синхронно с палуасевой шестерней 29. Дроссели 17 и 32 полностью открыты, тормозной момент на валах гидромашин 16 и 30 отсутствует. В первом режиме движения крутящий момент, подводимый к корпусу 2 дифференциала 1, делится между движителями 10 поровну, а

1699824

20 егс величина определяется наименьшим моментом сопротивления качению одного из них.

2. Режим сблокированного привода движителей, Управляющий механизм 11 переводится в позицию Il. B веду.цем мосту по фиг,1 вращение от полуосевой шестерни 6 через зубья 22 и 23 передаетсл на подвижный элемент 12 и далее через шлицы 13 и 14 на полуось 8, Через зубья 22 и 24 вращение от полуосевой шестерни 6 передается одновременно на полуось 7. В результате движители 10 правого и левого бортов заблокированы, В ведушем мосту по фиг.2 шлицы 25 подвижного элемента 12 зацепляются одновременно со шлицами 14 полуоси 8 и шлицами 24 полуоси 7, т.е, они заблокированы.

Зубья 23 подвижного элемента 12 при этом зацепляются с зубьями 22 полуосевой шестерни 29, Дроссели 17 и 32 полностью открыты, и давление в напорных магистралях

19 и 31 отсутствует. Крутящий момент на корпусе 2 дифференциала 1 определяется суммой моментов на обеих движителях ", Î, которые в общем случае не равны.

3. Режим ходоуменьшения.

Для получения рассматриваемого режима водитель переключаетуправляющий механизм 11 в позицию i! l.

Вращение от корпуса 2 дифференциала

1 передается на сателлиты 4, которые воздействуют на полуосевые шестерни 5 и 6.

Полуосевая шестерня 5 через полуось 7 связана с движителем 10 левого борта и одно-. временно посредством зубьев 24 и 25 связана с подвижным элементом 12, через шпицы 13 и 14 (фиг,1), либо шлицы 25 и 14 (фиг,2) с полуосью 8 и движителем 10 правого борта, В результате на полуосевой шестерне 5, которая является ведущей в устройстве, возникает момент сопротивления со стороны движителей 10; — FK KrKK

UEll > БП где Мсопр, момент сопротивления на ведущей полуосевой шестерне 5 со стороны дви>кителей 10;

FK — сила сопротивления качению движителей 10, rK — радиус каченля движителей 10, ОБп — передаточное отношение ме>кду полуосевой шестерней 5 дифференциала 1 и движителями 10 (в устройстве по фиг.I— это передаточное отношение бортовой передачи 9, в устройстве по фиг.2 — конечных передач, состоящих из звеньев 26 — 28 и

27 — 28);

3ц

55 БП вЂ” КПД упомянутой передачи, Полуосевая шестерня 6 отсоединена от полуоси 8 и кинематически связана " валс насоса 16 гидротормоза 15. В результате н" нее действует тормозной момент со стороны насоса 16:

2 Г 0гт гт gMex где Мт>рм — тормозной момент на управляющей полуосевой шестерне 6 со стороны гидротормоза 15;

VH — рабочий обьем насоса 16; .

FH — давление в напорной магистрали

19;

0гт - передаточное отношение редуктора гидротормоза 15 (B устройстве по фиг.1это зубчатая передача 20-21, в устройстве по фиг,2 U = 1, так как насос 16 связан с полуосевой шестерней 6 без промежуточной передачи);

gMex — механический КПД насоса 16; гт — КПД редуктора гидротормоза 15.

Движение транспортного средства возможно при условии, когда тормозной момент Мторм на управляющей полуосевой шестерне 6 будет равен моменту сопротивления Мсопр со стороны движителей 10 на ведущей полуосевой шестерне 5. Е начзльный момент регулирования пониженной скорости дроссель 17 гидротормоза 15 полностью открыт. При этом жидкость, поступающая в:-,апорную магистраль 19 от HBcocd

16, беспрепятстьенно проходит через дроссель 17 в гидроблк 18 и давление Рн в магистрали 19 отсутствует. Тормозной момент

Мт рм на полуосевой шестерне 6 практически равен нулю:

Мторм = 0

Так как в дифференциальном механизме моменты на полуосевых шестернях 5 и 6 всегда равны (за исключением случая, когда механизм заблокирован), то ведущий момент Мвед на шестерне 5 со стороны сателлитов 4 равен нулю. Управляющая полуосевая шестерня 6 при этом вращается с максимальной частотой, равной удвоенной частоте вращения корпуса 2 дифференциала 1, а ведущая полуосевая шестерня 5 неподвижна и скорость транспортного средства равна нулю.

Для начала движения водитель плавно перекрывает дроссель 17. Давление Рн в напорной магистрали 19 гидротормоза 15 возрастает и на управляющей полуосевой шестерне 6 появляется тоомозной момент

Мторм, а на ведущей полуосевой шестерне 5 возникает момент Мвед = Мт;.,рм. Одновременно возрастает давление в напорной

1699824 магистрали 31 гидромашины 30 и на ее выходном валу возникает ведущий момент

Мвед„направленный в ту же сторону, что и ведущий момент Мвед на полуосевой шестерне 5 со стороны сателлитов 4 и равный: 5 /гм Рн .

Мвед (3)

R gMex где VrM — рабочий объем гидромшины 30.

Дроссель 32 на первом этапе регулирования скорости полностью открыт, а обрат- 10 ный клапан 34 препяствует перетеканию рабочей жидкости из напорных магистралей 19 и 31 в гидрабак 18.

Таким образом, на ведущей полуосевой шестерне 5 дифференциала 1 в режиме хо- 15 доуменьшения возникают три крутящих момента: момент сопротивления Мсопр со стороны движителей 10, ведущий момент

Мвед со стороны сателлитов 4 (равный тормозному моменту Мторм на шестерне 6) и 20 дополнительный ведущий момент Мвед со стороны гидромашины 30. До тех пор, пока выполняется неравенство

Мсопр > Мвед+ Мвед, (4) уменьшение проходного отверстия дроссе- 25 ля 17 сопровождается увеличением давления Рн в напорных магистралях 19 и 31, а скорость движения транспортного средства равна нулю. Движение начинается при условии 30

Мсопр = Мвед+ Мвед (5) или, с учетом (1) — (3):

Рк гк Рн

Uen цап 1т qю (апцп + "")

35 (6)

При дальнейшем перекрытии дросселя

17 давление Рн остается постоянным, при этом расход рабочей жидкости через дроссель 17 уменьшается, что сопровождается 4о плавным уменьшением частоты вращения управляющей палуосевой шестерни 6 и пропорциональным увеличением частоты вращения ведущей полуосевой шестерни 5 и скорости v транспортного средства, 45

Выражение баланса мощности на дифференциале следующее:

Ркорп = Рупр. + Рвед > (7) где Ркорп — мощность, подводимая к корпусу

2 дифференциала 1; 50

Рупр — мощность, подводимая к управляющей полуосевой шестерне 6;

Рвед — мощность, подводимая к ведущей полуосевой шестерне 5, 55 смех гт 6 10 где n — частота вращения вала íàcîñà 16;

Рк гк пгм 2 7l.

U5ï 6 10

VrM Рн пгм (9) мех 6 10 где пгм полуосевой шестерни 5 и вала гидромашины 30.

Второй член в выражении (9) представляет собой мощность Рв,д подводимую дополнительно к полуосевой шестерне 5 со стороны гидромашины 30. При полностью закрытом дросселе 17 частота вращения управляющей полуосевой шестерни 6 и вала насоса 16 минимальны для первого поддиапазона регулирования и определяются дву мя фак-орами — соотношением рабочих объемов Ун и VrM гидромашин 16 и 30 соответственно и передаточным числом редуктора гицротормоза 15; пуш /н пвш = -V U обн. %б.гм, (10) гм гт

Где пвш = пгм. частота вращения illecTepни 5;

r;e ø =- п Огт — частота вращения шестерни 6;

;;об,н, . Г Об гм — ОбЪЕМНЫЕ КПД НаСОСа 16 и гидромашины 30 соответственно, Учитывая, что

e, +rl

i --.кОР 2 выражен г (10) запишется в виде

2пкор пвш (1 1)

+ Vr>. 0гт н g e. g e. ) где пко — частота вращения корпуса 2 дифференциала 1. омбиниРУЯ Раз1ичные значениЯЧн, VrM и Urr, можно получить различную скорость движения. транспортного средства в конце первого поддиапазона регулирования и соответственно различную величину потерь мощности в ведущем мосту, Так, например, если в устройстве по фиг.1 рабочие объемы VH u VrM равны, а передаточное отношение Огт зубчатой передачи 20 — 21 равно 1/3, то частота вращения пуш управляющей полуосевой шестерни 6 в конце первого поддиапазона регулирования скорости будет составлять величину

Пуш = Пвш/3 гтобн %б.гм ПрИ ЭТОМ ЧаСтста вра цения шестерни 5 пвш 1,5 пкор. Скорость движения транспортного средства в конце первого поддиапазона будет в 1,5 раза больше скорости, которую имело бы транспортное средство при движении в позициях l u ll управляющего механизма 11 на соответствующей передаче в коробке передач. При этом максимальные потери мощности {э момент начала движения) будут меньше приблизительно на 30% па сравнению с ведущим мостом по основному изобретению.

l699824

14 поступает к входу гидромашины 30, и она вхолостую перекачивает рабочую жидкость в гидробак 18, Дальнейшее увеличение скорости v происходит при постоянном давлении Р„в напорной магистрали 19 насоса

16, По мере закрытия дросселя 32 ма цность Рупр линейно уменьшается, мощность плеер линейно возрастает, а мощность корп остается постоянной.

При полностью закрытом дросселе 32 10 частота вращения nH eana насоса 16 минимальна и определяется только объемными утечками, а частота вращения псМ и пеш максимальна и приблизительно равна удвоенной частоте вращения п«р корпуса 2 15 дифференциала 1, Описанный порядок работы устройства справедлив для любой передачи в коробке передач, при этом количество диапазонов .регулирования скорости определяется количествой пере--20 дач в КП, На графиках баланса мощности (фиг.4) площадь, ограниченная прямыми Р»р1 и

Рупр 2 с Одной стороны и Осью ч с ДРУГОЙ, характеризует количество энергии, подво- 25 димой к управляющей палуасевой шестерне б предлагаемого устргйства в первом и втором поддиапазонах регулиаования скорости ч, т.е. энергии, затрачиваемой на утечки и дросселирование рабочей жидко- 30 сти. Укаэанная площадь заштрихована вертикальной чертой. Потери энергии в устройстве с дополнительной гидромашииой на выходе дифференциального механизма снижены по сравнеии о с 35 устройством, содержащим один гидротормоз, на величину, которая характеризуется площадью, заштрихованной горизонтальной чертой.

Из графиков по фиг.4, построенных для 40 ведущего моста по фиг.2 (VH = Vi> и Огт = 1) следует, что мощность, падвадимая к корпусу 2 дифференциала 1Р,ор1 в первом подди-апазоне снижена приблизительно в два раза, при этом величина мощности Реед, 45 падводимай к движител-.м 10, ие изменилась в сравнении с ведущим мостом по основному и=-абретени,а.

Во втором паддиапазоие регулирова- 50 ния скорости v абсолютные значения и хаРаКтЕР ИЗМЕИЕИИЯ МОЩИОСТЕЙ Ркер 2, Рвед И

Р»р 2 в пРеДлагаемом УстРойстве такие же, как и в известном, При увеличении силы сопротивления 55 на движителях 10 тра испартнага средства, движущегося с заданной пониженной скоростью, возрастает момент сопротивлеHvIsI Мсопр на веДУЩей полУасевой шестерне 5, Так как движение на понижени ых скоростях возможно только при выполнении условия (5), увеличиваются веду

ЩИЕ МОМЕНТЫ Меед И Меед. ПРОИСХОДИТ 3Т0 следующим образом, Лр увеличении Меепр частота вращения палуасевай шестерни 6 и вала насест

16 пропорционально увеличивается. При этом количество рабочей жидкости, нагнетаемое насосом 16 в гидролинии 19 и 31, увеличивается, а количество рабочей жидкости, потребляемое гидрамашиной 30, уменьшается. При движении в первом пад,диапаза ..е регулирования расход на дросселе 17 и давление в гидролиниях 19 и 31 возраста.от. На полуасевай шестерне 6 увеличивается тормозной момент Муерц, а иа

t шестерне 5 — ведущий момент Меед.

Транспортное средство продолжает движение с меньшей скоростью, соответствующей повышенной силе сопротивления иа движителях 10. При движении во втором поддиапазане возрастает расход на дросселе 32 и тормозной момент Мер на шестерне 6, Скорость движения снижается в большей степени, чем в аналогичной ситуации при движении в первом поддиапазане.

Наиболее стабильи. ю скорость движения в режиме хадаумеиьшения можно получить в качце перв re паддиапазона (дроссель 17 полностью закрыт), либо ва втором паддиапазаие I-:ðè той же скорости движения (горизои.:альиыэ участки иа графиках скорости

Па фИГ,З).

В с-том случае гидролииии l9 и 31 отсаединеиы ат бака 18, а между гидрамашииами 16 и 30 установлена гидравлическая связь, допускающая лишь незначительное рассогласование частот вращения их валов. приче,"1 указанное рассогласование возникает талька иэ-за объемных утечек в гидромашинах. Для увеличения скорости движения необходимо закрывать. дроссель

17 (первый паддигпазаи), или дроссель 32 (второй паддиапазои).

Соответственно при уменьшении силы сопра-чнлеиия иа движителях 10 скорость движения возрастает и для ее уменьшения необходима аткрь;вать драссель 17 или 32.

Эта создает неудобства в управлении транспортным средствам и снижает качества некоторых технологических операций. требующих постоянной пониженной скорости.

Для кратковременной стабилизации пониженной скорости иа транспортном средстве с ведущим мостам па фиг.2 можно испольэовать главные тормозя:5 и Зб, закреплеииые иа валах-шестернях 26 и 27, Осугцествляется 3ТО следук>щит образом, При кратковременном увеличении тяговой нагрузки иа движителях 10 водитель

16 подтормаживает главный тормоз 36, в результате чего увеличивается тормозной момент М><р< на управляющей полуосевой шестерне 6 без увеличения частоты ее вращения и давления перед дросселем 17, 5

Таким образом, скорость движения транспортного средства не изменяется. При уменьшении тяговой нагрузки на движителях 10, момент сопротивления Mñoïð на полуосевой шестерне 5 снижается. В этом 1О случае водитель подтормаживает главный тормоз 35, увеличивая тем самым М О>р до прежней величины и сохраняя неизменной скорость движения.

Таким образом, использование глав- 15 ных тормозов ведущего моста для стабилизации скорости упрощает управгение транспортным средством, так как отпадает необходимость в частом подрегулировании дросселей 17 и 32. 20

Соединение ведущей полуосевой шестерни, либо связанной с ней полуоси с дополнительной гидромашиной, напорная магистраль которой снабжена регулируе- 25 мым дросселем, подключена к напорной магистрали гидротормоза между его насосом и дросселем и связана с гидробаком посредством дополнительной гидрол нии с обратным клапаном, подключенной между 3О дополнительной гидромашиной и ее дросселем, а также установка обратного клапана с проводимостью в сторону дополнительной гидромашины, позволяют повысить экономичность работы ведуще- 35 го моста в режиме ходоуменьшения за счет того, что момент сопротивления со стороны движителей уменьшается на величину момента, возникающего на валу допол н ител ь н ой гидром а ш и н ы, П ри этом уменьшается величина рабочего давления в гидросистеме ведущегомоста, снижаются потери энергии на дросселирование и утечки рабочей жидкости при сохранении величины диапазсна регgëèpÎBýíèÿ GKopocTN, Кроме того, ведущий мост с дополнительной гидромашиной, связанной с выходным звеном дифференциала, менее чувствителен к изменениям нагрузки на движителях, что обеспечивает транспортному средству более стабильную скорость в пониженном диапазоне, Формула изобретения

Ведущий мост транспортного средства по авт.св, N 1586928, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичносТМ при работе в режиме ходоуменьшения путем снижения потерь на дросселирование рабочей жидкости, он снабжен дополнительной гидромашиной, кинематически связанной со второй полуосью и напорная магистраль которой снабжена регулируемым дросселем, подключена к напорной магистрали гидротормоза между его гидронасосом и дросселем и связана с гидробаком посредством дополнительной гидролинии с обратным клапаном, подключенной между дополнительной гидромашиной и ее дросселем, при этом обратный клапан установлен с проводимостью в сторону дополнительной гидромашины.

„ " g 0 Я? Л у Д.

ЗОЯ)ьгл

РОССЕЛЬ,Г-М иддиа/МЗДУ

Редактор Е.Папп

Составитель А.Барыкоя

Техред M.Морген- an

KGppGKTop А.Осауленко

Заказ 4432 Тираж Подписное

ВНИИПИ Г осуда ственного комитета по изобретениям и открытиви при " .- .Н СС(:Р

11 3035, Москва, Ж-;35, Рау.нская наб., 4/5

Производственно издатели кий ком6. нл "Г!агент". г. ужгород, ул/Гагарина. 1г,1